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双氰胺−甲醛脱色剂的合成有较大影响，反应时间太短，缩合反应不完全，产品的粘度较低. 双氰胺−甲醛脱色剂的絮凝效果与其粘度有密切关系，粘度越大，形成的矾花越大，絮凝效果也越好.

3.4 反应时间对产品脱色性能的影响

向三口烧瓶中投加双氰胺5 g，甲醛11.5 mL，硫酸铝14 g，即摩尔比为双氰胺:甲醛:硫酸铝(摩尔比)= 1:2.58:0.35，并控制反应温度为80℃，分别调整反应时间为60, 100, 140, 180, 220 min 制得产品. 取样品各1 mL 加入100 mL 染料废水中，搅拌10 min，沉淀后取其上清液测定吸光度，并计算脱色率，所得结果如图5 所示. 由图可见，反应时间从60 min 增加到140 min， BES 蓝脱色率显著升高，反应时间增加到140 min 后脱色率升高不明显. 随反应时间增加，分散红和分散蓝的脱色率没有明显变化. 反应时间为180 min 时，各染料废水都有较高的脱色率. 继续增加反应时间，脱色效果提高不明显，据此确定适宜的反应时间为180 min.

由以上结果分析可知，反应时间对双氰胺−甲醛脱色剂的合成有较大影响，反应时间太短，缩合反应不完全，产品的粘度较低. 双氰胺−甲醛脱色剂的絮凝效果与其粘度有密切关系，粘度越大，形成的矾花越大，絮凝效果也越好.

3.5 脱色剂红外光谱分析

脱色剂的红外光谱图(图6)中在3327 cm−1 附近有 -NH-和-NH2 宽峰，且峰面积较大，1541 cm−1 处的吸收峰为伯胺盐基的N-H 键产生的弯曲振动峰，1699 cm−1 处的吸收峰对应C=O 伸缩振动吸收峰，说明产物中有酰胺基存在. 1110 cm−1 附近的吸收带归属为—CH2 —NH—，由此初步确定聚合反应合成了目的产物. 说明在脱色剂合成反应中，—CN 被水解成酰胺基，使脱色剂具有吸附功能，而伯胺盐基使脱色剂带正电荷.

3.6 脱色剂剪切粘度分析

由于分子量较难准确测定，用剪切粘度表示分子量大小. 甲醛−双氰胺系列脱色剂粘度逐渐增大，说明脱色剂分子量在增大[19]. 利用NDJ-8S 型旋转粘度计在30℃ 下测得(本实验优化条件下合成脱色剂)剪切粘度为685 mPa.s，高于国外同类产品(450∼650 mPa.s)[20]，说明此脱色剂分子量高于国外同类产品.

3.7 脱色剂脱色机理分析

双氰胺−甲醛聚合物是一类性能优良的高分子阳离子絮凝剂，它能提供大量阳离子使染料分子上所带的负电荷被中和而失稳，同时该脱色剂因水解生成大量的絮状物而具有网捕、架桥及络合沉降作用，从而大大提高了对染料废水的脱色效果. 其脱色机理主要包括如下4方面:

(1)染料分子常带有-SO3Na, -OH 和-NH2 等基团，如活性染料分子中带有-OH 和-NH2. 由红外谱图分析伯胺盐基使脱色剂带正电荷，使双氰胺甲醛聚合物分子链上带有大量的正电荷活性基团，可对异性离子、异性胶粒或链状离子带异性电荷的部位有强烈的吸附作用. 这种吸附作用中和了部分电荷，减少了染料分子间的静电斥力，使颗粒聚集而沉降.

(2)染料颗粒表面拥有一层离子称为电位离子，电位离子层通过静电作用，把溶液中电荷量相等而符号相反的离子吸引到胶核周围，被吸引的离子称为反离子，这样，染料颗粒周围介质的相间界面区域就形成双电层. 在染料废水中加入絮凝剂可增加其中反离子数量，新增的反离子与扩散层内原有反离子之间的静电斥力将原有反离子不同程度地挤压到吸附层中，使扩散层减薄，达到压缩双电层的目的，从而影响颗粒间的排斥位能，增加吸引力而聚集沉降.

(3)根据对双氰胺甲醛聚合物剪切粘度的对比分析，其分子量高于国外同类产品，因其水解生成大量的高分子絮状物，高分子两端通过静电引力、范德华力、氢键、配位键等，共同吸附胶体粒子结合成絮状体使颗粒聚集而沉降. 分散类染料分子中不含水溶性基团，在水中分散成极细的颗粒，由于上述共同吸附作用，染料分子颗粒与双氰胺−甲醛聚合物结合成絮状体而沉淀.

(4)染料分子颗粒与双氰胺甲醛聚合物形成的絮状体在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的其他微粒，粘结成较大颗粒，形成共沉.

3.8 对污水厂混合印染废水处理效果及成本分

利用合成的双氰胺−甲醛脱色剂对取自常州市湖塘镇马杭污水厂调节池的混合印染废水进行絮凝处理实验. 将废水的pH 调节为8，向400 mL 废水中加入7 mL 浓度为10%的脱色剂，再投加1 mL浓度为0.1%的PAM，然后在同步电动搅拌器中280 r/min 搅拌10 min 后，静置20 min，取上清液测定，结果如表1 所示. 由表可见，双氰胺−甲醛脱色剂对此废水脱色效果明显，色度的去除率可达96%以上，对COD 的去除率也接近50%.

经计算，制备 1 t 双氰胺−甲醛脱色剂需双氰胺0.038 t，甲醛0.095 t，硫酸铝0.107 t，原料市价分别为6700, 980, 700 元/t，合成脱色剂的原料成本为422.2 元 /t. 以该污水厂处理量1600 m3/d 为例，印染废水需投加脱色剂0.0175 t/t，投加量28 t/d，处理成本0.739 元/m3.

4 结 论

(1)阳离子印染废水脱色剂最适宜的合成条件为:反应物摩尔比双氰胺:甲醛:硫酸铝(摩尔比)=1:2.58:0.35、合成温度80℃、反应时间为3 h. 此条件下合成的脱色剂对BES 蓝等3 种染料废水的脱色率均达98%以上. 将合成的脱色剂用于马杭污水厂的印染废水，脱色率可达 96%以上，同时，对COD 的去除率接近50%.

(2)脱色剂对印染废水高效脱色的机理是:脱色剂中的双氰胺−甲醛聚合物能提供大量阳离子使染料分子上所带的负电荷被中和而失稳，同时因水解生成大量的絮状物而具有网捕、架桥及络合沉降作用，实现对印染废水上有色物质的去除.

(3)所制阳离子印染废水脱色剂以双氰胺、甲醛、硫酸铝等为原料，合成过程中所有投入的原料全部生成了双氰胺−甲醛缩聚物，无废气、废水、废渣等“三废” 排放，是一种较为先进的绿色化学合成工艺，具有原料易得，价格便宜、操作简单、反应温和、生产周期短等优点，完全适合规模生产. 加之高效的脱色效果，具有广阔的应用前景和经济价值.

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